Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

On random expected values variations of tribology parameters in human hip joint surfaces

Wierzcholski Krzysztof, Gospodarczyk Jacek

Tribologia

|

2021

|

nr 3

45--56

EN

This paper presents recent progress in the knowledge concerning the stochastic theory of bio- hydrodynamic lubrication with a phospholipids bilayer. On the basis of experimental measurements and analytical solutions, the research concerns the determination of the random expectancy values of load carrying capacity, the friction coefficient, and synovial fluid dynamic variations. After numerous measurements, it directly follows that the random density function of the gap height in the human joint usually indicates a disorderly increases and decreases in the height. Such irregular gap height variations have an important influence on the random synovial bio-fluid dynamic viscosity. This finally leads to the friction coefficient and cartilage wear changes of cooperating bio- surfaces. The main topic of this paper relates to the expectancy values of the tribology parameters localized inside the variable stochastic standard deviation intervals of the human joint gap height. The results obtained finally indicate the influence of the random roughness and growth of living biological cartilage surfaces on the expectancy values of the synovial fluid dynamic viscosity, load carrying capacity and friction forces in human hip joints.

PL

Niniejsza praca przedstawia ostatnie osiągnięcia wiedzy w zakresie losowej teorii biohydrodynamicznego smarowania z udziałem fosfolipidów. Badania dotyczą losowych wartości oczekiwanych dla nośności, współczynników tarcia, zmian lepkości dynamicznej cieczy synowialnej, przeprowadzone na podstawie pomiarów doświadczalnych i obliczeń analitycznych. Z przeprowadzonych pomiarów doświadczalnych wynika, że losowa funkcja gęstości wysokości szczeliny w stawach człowieka wykazuje zazwyczaj nieprzewidywalne zmiany wysokości szczeliny. Takie nieregularne zmiany mają istotny wpływ na wartość lepkości cieczy biologicznej. Dlatego zmienia się współczynnik tarcia oraz zużycie biopowierzchni. Głównym celem pracy jest wyznaczenie losowej wartości oczekiwanej parametrów tribologicznych umiejscowionych wewnątrz zmiennego losowego przedziału odchylenia standardowego wysokości szczeliny stawu człowieka. Końcowe rezultaty uzyskane w pracy wykazują wpływ losowych chropowatości oraz wzrostu żywych powierzchni chrząstki stawowej na losowe wartości oczekiwane lepkości dynamicznej cieczy synowialnej, nośności, siły tarcia w stawie biodrowym człowieka.

2

Porównanie wybranych metod pomiaru prędkości liniowej taśmy

Bortnowski Piotr, Gładysiewicz Lech, Król Robert, Ozdoba Maksymilian

Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze

|

2020

|

Nr 2/3

6--15

PL

Sprzężenie ciernego w taśmowym napędzie pośrednim istotnie zależy od prędkości poślizgu pomiędzy cięgnem pędzonym i pędzącym. W badaniach poszukiwana jest zależność przekazywanej siły tarcia od prędkości poślizgu. Wymagana przy tym jest duża dokładność pomiaru prędkości liniowej taśmy. W artykule przedstawiono wyniki testowania aparatury do dokładnych pomiarów tej wielkości. Najbardziej przydatna okazała się metoda, wykorzystującą szybką kamerę poklatkową.

EN

The friction force in the intermediate belt drive significantly depends on the slip speed between the intermediate drive belt and the main conveyor belt. In research, the relationship between the frictional force and slip speed is sought. In this case, a high accuracy of linear belt speed measurement is required. This article shows the results of the testing apparatus for accurate measurements of slip speed. The most useful method turned out to be a method with a high-speed camera.

3

Determination of Random Friction Forces on the Biological Surfaces of a Human Hip Joint with a Phospholipid Bilayer

Wierzcholski Krzysztof

Tribologia

|

2019

|

nr 2

131--142

EN

The paper presented concerns a new mathematical form of the stochastic theory of hydrodynamic friction forces occurring on real human hip joint surfaces with a phospholipids bilayer. This paper particularly presents a new review of stochastic analytical considerations realized by the authors for friction forces estimation during hydrodynamic lubrication of biological surfaces performed on the basis of the gap height measurements in the human hip joint. After numerous experimental measurements, it directly follows that the random unsymmetrical increments and decrements of the gap height of human joints have an important influence on the load carrying capacities and finally on the friction forces and wear of cooperating cartilage surfaces. The main topic demonstrates the impact of the variations of expectancy values and the standard deviation of the human joint gap height on the friction forces occurring in the human joint. Moreover, an evident connection is observed between the apparent dynamic viscosity and the features of the cartilage surface coated by the phospholipid cells. Hence, after the abovementioned remarks, follows the corollary that the influence of the gap height stochastic variations and random surfaces coated by the PL cells tend indirectly from the apparent viscosity into the friction force variations. The synthetic, complex elaborations of the results obtained indicate the influence of the random roughness and stochastic growth of living biological cartilage surfaces on the friction forces distribution.

PL

Celem badawczym podjętym w pracy jest wpływ zmian losowych wysokości szczeliny stawu na zmiany wartości sił nośnych oraz sił tarcia i współczynników tarcia. Do oddziaływań losowych zaliczamy między innymi: ciągłe zmiany architektury kształtów mikrochropowatości powierzchni chrząstki stawowej z udziałem komórek fosfolipidów, ciągły wzrost żywych komórek chrząstki stawowej, mikrometrowej wielkości odkształcenia hipersprężystej warstwy wierzchniej chrząstki stawowej. Głównym rezultatem pracy jest oszacowanie funkcji oczekiwanej sił tarcia i współczynników tarcia dla biołożysk w postaci ogólnych wzorów analitycznych w zależności od pomierzonych wartości funkcji gęstości prawdopodobieństwa. Według informacji autora przedstawiony w niniejszej pracy model stochastyczny układu równań ruchu i energii dla hydrodynamicznej teorii smarowania jest nowy, ponieważ ujmuje losowe zmiany wszystkich parametrów jednocześnie w odróżnieniu od dotychczasowych modeli probabilistycznych ograniczających się jedynie do zmian losowych wysokości szczeliny biołożyska. W pracy wprowadzono nowe pojęcie funkcji oczekiwanej w odróżnieniu od wartości oczekiwanej. Przedstawiony cel badawczy jest w niniejszej pracy realizowany poprzez badanie rozwiązań analitycznych stochastycznego modelu hydrodynamicznego smarowania stawu w postaci układu równań ruchu oraz przez probabilistyczną analizę parametrów smarowania stawu w zakresie odchyleń standardowych w powiązaniu z wynikami doświadczalnie pomierzonych wysokości szczeliny stawu. W pracy uwzględnia się wpływ wysokości i kształtu mikroszczeliny stawu na wartość lepkości pozornej cieczy synowialnej o własnościach nienewtonowskich w ruchu ustalonym pomiędzy dwoma współpracującymi powierzchniami chrząstek stawowych.

4

Influence of the Static Loading of a Raft Unconnected to a Pile on the Pile Displacements Tested in Field Conditions

Sedin Volodymyr, Bikus Kateryna, Kovba Vladyslav, Kononov Denys, Zahilskyi Vitalii

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2019

|

Vol. 29, no. 2

22--30

EN

We present the results of a static pile-raft interaction test in field conditions. The pile and the raft were unconnected. The static loading on the raft affected the displacements of the pile due to the skin friction. The displacements were also observed for another pile, placed at the 3-metre distance.

5

Impact of Adhesion and Viscosity Forces on Friction Variations in Bio-Tribological Systems

Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

|

2018

|

nr 2

139--151

EN

The classical theory of lubrication holds that the lubricant dynamic viscosity increments cause the increments of hydrodynamic pressure, as well as friction forces and wear. In the case of high values of hydrodynamic pressure, it very often has a significant impact on the friction coefficient. New achievements in the field of micro-and nano-tribology provide for new hypotheses on the decrements and increments of the friction coefficient in the case of the lubricant viscosity increments. Experimental investigations have shown that, even in the case of decrements of the friction coefficient with the lubricant viscosity increments, such decrements are very often lower than simultaneous hydrodynamic pressure increments which results in the friction force increments with the lubricant viscosity increments. In biological friction nods, we can observe a varied impact of the biological lubricant viscosity on the friction force and friction coefficient values. The abovementioned impact is caused by the adhesion and cohesion forces occurring between the biological fluid particles flowing around the phospholipid bilayer on the superficial layer of the cartilage with varied wettability and hydrogen ion concentration. The wettability (We) and power hydrogen ion concentration (pH) have a significant impact on the physiological fluid or biological lubricant viscosity variations and, as a result, on the friction forces and friction coefficient. This paper describes the abovementioned impact and the process of friction forces and friction coefficients variations in biological friction nods.

PL

Z klasycznej teorii hydrodynamicznego smarowania wynika, że wzrost lepkości dynamicznej czynnika smarującego powoduje wzrost ciśnienia hydrodynamicznego, a także wzrost sił tarcia i zużycia. W przypadku dużych wartości ciśnienia widoczny jest jego wpływ na wartość współczynnika tarcia. Intensywny rozwój mikro-i nanotribologii przyczynił się do powstania wielu hipotez odnośnie do wzrostu i malenia współczynnika tarcia wraz ze wzrostem lepkości czynnika smarującego. Badania eksperymentalne dowiodły, że nawet w przypadku malenia współczynnika tarcia ze wzrostem lepkości oleju to spadki te są na ogół na tyle mniejsze od równoczesnych wzrostów ciśnienia, co w rezultacie doprowadza do wzrostu siły tarcia ze wzrostem lepkości. W biologicznych węzłach tarcia rozmaity wpływ lepkości cieczy biologicznej na zmiany wartości sił tarcia oraz współczynnika tarcia uwidacznia się jeszcze bardziej. Wpływ ten jest powodowany dużym udziałem sił adhezji i kohezji pomiędzy cząsteczkami cieczy biologicznej opływającymi macierz komórkową dwuwarstwych fosfolipidów zalegających na chrząstce stawowej o zmiennej zwilżalności We i zmiennym stężeniu jonów wodorowych (pH). Zarówno We, jak i pH mają duży wpływ na zmiany lepkości cieczy fizjologicznej w szczególności cieczy synowialnej, które z kolei zmieniają wartości sił tarcia i współczynnik tarcia. Niniejsza praca opisuje i ilustruje mechanizm przedstawionych zmian i wpływów dla biologicznych węzłów tarcia.

6

Analysis of friction joining of pressed grating flats

Krupicz B., Szybka M., Krupicz P.

Tribologia

|

2018

|

nr 2

67--72

EN

The aim of the paper is to analyse the friction forces in joints of pressed platform flat and transverse bars. Actual friction forces could have been determined based on the diagrams of force changes in the process of removal of a transverse bar from a groove in a flat bar. The paper presents diagrams of pressing and removing forces of transverse bars. The measurement of forces has been done for three distances between grooves in flat bars, i.e. 11.1 mm, 22.2 mm, and 33.3 mm. A significant variation of force values has been observed during both pressing and the extrusion of the bars. It has been assumed that one of the main causes of variation is the groove geometry. On the groove, walls there are stamp material shearing areas and breaking areas. The shearing area determines the friction force values.

PL

Celem pracy jest analiza sił tarcia w połączeniach płaskowników nośnych i poprzecznych krat prasowanych. Rzeczywiste siły tarcia można było określić z wykresów zmian sił w procesie usuwania płaskownika poprzecznego z rowka w płaskowniku nośnym. W pracy przedstawiono wykresy sił wprasowywania i usuwania płaskowników poprzecznych. Pomiaru sił dokonano dla trzech odległości rowków w płaskownikach nośnych, tj. 11,1 mm, 22,2 mm i 33,3 mm. Stwierdzono duże zróżnicowane wartości sił zarówno podczas wprasowywania, jak i wyciskania płaskowników. Przyjęto, że jedną z głównych przyczyn powstających różnic jest geometria rowków. Na ściankach rowków występuje strefa ścinania materiału stemplem oraz strefa pękania. O wartościach sił tarcia decyduje strefa ścinana.

7

The experimental tests on the friction coefficient between the leaves of the multi-leaf spring considering a condition of the friction surfaces

Hryciów Z., Krasoń W., Wysocki J.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 4

682--688

EN

In this study are presented the results of the simulation tests of the friction pairs occurring between the spring leaves while considering a condition of the mating surfaces and an impact of the velocity of their mutual dislocation on the values of the friction coefficients. It has been proposed a methodology in respect of a determination of the coefficients of the static and kinetic friction. Two kinds of the specimens have been prepared for the tests, which have been cut out from a spring leaf of the prototype spring – they have created the model friction pairs. The condition of the specimen surface and their selected mechanical properties have been evaluated. During the experimental tests have been considered: four sliding velocities, four variants of the surface conditions and two values of the normal load. The tests of the friction pairs have been performed at the laboratory stand for measuring the friction force. The results of the tests have been presented in a form of the time courses of friction force, graphs and tabular summaries of the friction coefficients. It has been conducted a comparative analysis of the results in order to determine an influence of the test results on the values of the determined friction coefficients. The proposed research conditions are approximate to the typical operating conditions of the road vehicles.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań symulacyjnych węzłów tarcia występujących pomiędzy piórami resoru, z uwzględnieniem stanu powierzchni współpracujących oraz wpływu prędkości ich wzajemnego przemieszczania, na wartości współczynników tarcia. Zaproponowano metodykę wyznaczania współczynników statycznych i kinetycznych tarcia. Do badań przygotowano dwa rodzaje próbek, które wycięto z pióra resoru prototypowego - tworzyły one modelowe pary cierne. Oceniono stan powierzchni próbek i wybrane właściwości mechaniczne. W badaniach eksperymentalnych uwzględniono: cztery prędkości poślizgu, cztery warianty stanu powierzchni oraz dwie wartości obciążenia normalnego. Badania par ciernych wykonano na stanowisku laboratoryjnym do pomiaru siły tarcia. Wyniki badań przedstawiono w postaci przebiegów czasowych siły tarcia, wykresów i zestawień tabelarycznych współczynników tarcia. Wykonano analizę porównawczą wyników w celu określenia wpływu warunków badań, na wartości wyznaczonych współczynników tarcia. Zaproponowane warunki badań są zbliżone do typowych warunków eksploatacyjnych pojazdów drogowych.

8

3-D computer research and comparative analysis of dynamic aspects of drum brakes and caliper disc brakes

Slavchev Y., Dimitrov L., Dimitrov Y.

Archive of Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. LXV, nr 2

253--276

EN

This paper presents the construction of adequate 3-D computer models for simulation research and analysis of dynamic aspects of caliper disc brakes, as well as of drum brakes, actuated by a short stroke electromagnet or a hydraulic thruster, when these brake types are used in the hoisting mechanism of cranes. The adequacy of the 3-D models has been conﬁrmed by comparing their simulation results with results from an experiment and from classic computation a models. The classic computational models, related to the study of main dynamic features of friction brakes, are layouts that are based on a number of assumptions, such as that the braking force instantly reaches its steady-state value, the clearance between the friction lining and the disc/drum is neglected, etc. These assumptions lead to alimitation of research options. The proposed 3-D computer models improve the research layouts by eliminating a number of the classic model assumptions. The improvements are related to the determination of the braking time, braking torque, normal force and other dynamic aspects of the brakes by performing simulations that take into account: the braking force as a function of time, the presence of clearance between the friction lining and the disc/drum, etc.

9

The analysis of the impact of selected vehicle parameters on the limit forces on the vehicle's drive wheels

Brukalski M.

Archiwum Motoryzacji

|

2017

|

Vol. 76, nr 2

5--16

EN

Stability during vehicle movement is considered an exceptionally important aspect. It is particularly important from the point of view of active safety in modern vehicles. In this regard, it is significant to know the maximum forces that occur at the contact of the wheels with the roadway. This article attempts to determine the value of these forces. For this purpose, a calculation algorithm was developed, using the Dynamic Square Method (DSM). This is a method for determining the limit force value on vehicle wheels. For the purpose of the analysis a two-wheel vehicle model was used. With its application, the characteristic of the longitudinal limit forces on the wheels was calculated, depending on the lateral acceleration values for selected vehicle reference characteristics. The DSM method was also used to analyze the impact of parameter changes such as the height of the center of gravity and axle mass distribution on the values of these longitudinal thrust forces on the wheels. As a result of the implementation of the DSM algorithm, the characteristics for a quadrangle bounded field are obtained, presented as a set of isoclines of constant lateral acceleration values achieved for the given longitudinal forces on the front and rear axle wheels. By analyzing the obtained graphs, it is possible to determine the effect that the change of the given parameter has on the achieved longitudinal force values.

PL

Zachowanie stateczności podczas ruchu pojazdu jest bardzo ważnym aspektem. Ma szczególne znaczenie z punktu widzenia bezpieczeństwa czynnego we współczesnych pojazdach. Istotnym zagadnieniem jest przy tym znajomość maksymalnych sił, jakie występują na styku kół z jezdnią. W niniejszym artykule podjęto próbę wyznaczenia wartości tych sił. Wykorzystano do tego algorytm obliczeniowy opracowany przy użyciu metody Dynamic Square Method (DSM). Jest to metoda służąca do określania granicznych sił na kołach pojazdu. Do analizy wykorzystano dwukołowy model pojazdu. Przy jego użyciu sporządzono charakterystykę granicznych sił wzdłużnych na kołach w zależności od przyspieszenia poprzecznego dla konkretnych danych pojazdu wzorcowego. Metodę DSM wykorzystano również do analizy wpływu zmiany parametrów takich jak: wysokość położenia środka masy i rozkład masy na osie na wartości tych granicznych sił wzdłużnych na kołach. W wyniku realizacji algorytmu DSM uzyskuje się charakterystyki w polu ograniczonym czworokątem i składające się z izolinii o stałych wartościach przyspieszeń poprzecznych osiąganych dla danych sił wzdłużnych na kołach przedniej i tylnej osi. Analizując otrzymane wykresy można stwierdzić, jaki wpływ na uzyskane wartości sił wzdłużnych na kołach jezdnych pojazdu ma zmiana danego parametru.

10

Analysis of the load carrying capacities and the friction force in the gap of the slide journal bearing lubricated with a non-Newtonian oil described by a power-law model

Miszczak A.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 3

327--335

EN

In this paper, the author presents the results of numerical calculations of load carrying capacities and friction forces in the gap of the slide journal bearing lubricated with an oil on the non-Newtonian's properties. In the studies, the power-law model has been assumed to describe the relationship between the stress tensors and shear rate tensors. The analytical and numerical calculations have been performed for the plain bearing, non-porous with a full wrap angle. It has been assumed isothermal, laminar and steady flow of lubricant in the gap of a slide bearing. Numerical calculations have been performed for the Gumbel’s boundary conditions and dimensionless lengths of the bearings like L=b/R =2;1.5;1; ½ and ¼. The flow-rate index and coefficient of consistency have been adopted based on the results of experimental studies of changes of dynamic viscosity in terms of a shear rate. It has been assumed that the apparent viscosity depends only on the shear rate. Dynamic viscosity of the engine oil, used in a gasoline engine with a capacity of 1800 cm3, has been tested on the Haake Mars III rheometer. The analytical solutions presented in the paper were based on more general derivations carried out by Professor K. Wierzcholski in his article: ‘Non-linear hydrodynamic lubrication in conjugated fields’ (publication in printing). In this paper, the key quantities such as components of vector of the velocity, hydrodynamic pressure and temperature were presented in the form of convergent power series. The values of load carrying capacities and friction forces were determined and compared for the event where the oil has properties of Newtonian and non-Newtonian. Calculations have been made for the dimensionless quantities.

11

Friction Forces of Low Speed, High Loaded Cylindrical 2-Grooves Journal Bearing

Standziak G., Strzelecki S.

Machine Dynamics Research

|

2014

|

Vol. 38, No. 3

5-13

EN

Heavy duty, low speed 2-axial-groove cylindrical journal bearings are applied in the bearing system of the hoisting machinery of coalmine. For the proper operation of such bearings it is necessary to know their static characteristics including the friction forces. The knowledge of these forces, which are generated in the bearings gives, can give information on the possible power savings. The static characteristics were obtained by the solution of the Reynolds, energy and viscosity equations on the assumption of adiabatic oil film.

12

Operating parameters of slide micro – bearings with consideration of oil temperature changes and micro - grooves on sleeve surface

Miszczak A.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 2

329-336

EN

In this paper author presents results of numerical calculations of hydrodynamic pressure distribution in bearing gap, load-carrying capacity, friction force and friction coefficient of slide micro-bearing considering the influence of lubricating oil temperature changes and also taking into account the influence of micro-grooves, which occur on sleeve internal surface. The micro-grooves on that surface are in longitudinal direction. The equation, which describes a bearing gap with micro-grooves on sleeve surface, was adopted from prof. K Wierzcholski's investigations. In very thin gap height of cylindrical micro-bearings, large gradients of temperature can be observed. This causes significant changes of oil dynamic viscosity in the gap height direction. According to this, oil flow velocity, friction forces, and a hydrodynamic pressure during the micro-bearing operation are changing. Up to now the influence of temperature on oil viscosity changes and due to this, on hydrodynamic pressure and on load carrying capacity in cylindrical micro-bearing gap in numerical way were not considered yet. The numerical calculations were performed with the use of Mathcad 14. The finite differences method and own computational procedures were implemented. The calculations were begun by solving the Reynolds' equation, assuming, that the dynamic viscosity is constant. After calculating the hydrodynamic pressure distribution, the temperature distribution in lubricating oil was determined. The obtained function of temperature was used to describe the viscosity changes with temperature. Next step involved determining the hydrodynamic pressure distribution taking into account the viscosity dependence on temperature, and then new distribution of temperature and again new values of viscosity were calculated. Calculations were repeated until assumed convergence and accuracy were reached. The friction force depends on pressure gradient and rotational motion of bearing journal. Part of friction force, which resulting from the pressure gradient, is determined for the area, where the oil film occurs, i.e. from omega p to omega k. Part of friction force, which is related to journal motion, is determined for full wrap angle, i.e. from 0 to 2 pi. The results were presented in the form of graphs, for eccentricity ratio gamma from 0.1 to 0.9, for dimensionless length of the bearing L1=1/4. In numerical calculations were used the theoretical considerations and solutions presented in papers of K. Wierzcholski and A. Miszczak.

13

Parametry eksploatacyjne poprzecznych łożysk ślizgowych smarowanych ferrocieczą o różnym stężeniu cząstek magnetycznych

Frycz M.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2011

|

nr 71

49-62

PL

W artykule autor przedstawia wyniki obliczeń numerycznych rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego, siły nośnej, siły tarcia i współczynnika tarcia w szczelinie poprzecznego łożyska ślizgowego, smarowanego ferrocieczą o różnym stężeniu cząstek magnetycznych dla przyjętych trzech różnych bezwymiarowych długości łożyska. W analityczno-numerycznym modelu przyjęto równania typu Reynoldsa, wyprowadzone z równań pędu i ciągłości strugi dla przepływu laminarnego, ustalonego i izotermicznego oraz lepkosprężysty model cieczy smarującej typu Rivlina-Ericksena. Przyjęto również, iż lepkość dynamiczna zależy głównie od pola magnetycznego. Równanie typu Reynoldsa, na podstawie którego można wyznaczyć rozkłady ciśnienia hydrodynamicznego, rozwiązano numerycznie przy wykorzystaniu programu Mathcad 14 Professional. Wykorzystując te obliczenia, wyznaczono wartości siły nośnej i tarcia oraz współczynnika tarcia, które przedstawiono w formie wykresów.

EN

In this paper author presents the results of numerical calculations of pressure distribution, load carrying capacities, friction forces and coefficient of friction in the rift of ferrofluid-lubricated slide bearing with different length for different concentrations of magnetic particles. Reynolds-type equation has been derived from the equations of momentum and continuity of the stream for laminar, steady and isothermal flow so viscoelastic model Rivlin-Ericksen type of lubricant has been adopted. It has been adopted also that the dynamic viscosity depends generally on the magnetic field. Reynolds-type equation by which the hydrodynamic pressure distributions can be determined has been solved numerically using program - Mathcad 14 Professional. On the base of these calculations has been designated values of the friction forces and coefficient of friction, which is presented in the form of graphs.

14

Algorithm for friction force computation in intelligent micro-pairs system

Wierzcholski K. C.

Journal of Applied Computer Science

|

2011

|

Vol. 19, nr 1

139-160

EN

The presented paper investigates the latest achievements of calculation algorithm and derivation for friction forces of intelligent micropairs, friction micro-joints and especially for friction forces of the conical, spherical, cylindrical, parabolic, hyperbolical micro-bearings particularly in HDD micro-bearings. Various bearing surfaces and oil dynamic viscosity changes in gap height directions are assumed. Author formulates one Theorem and some Corollaries where the calculation algorithm for friction forces determination was defined.

15

The viscoelastic lubrication problem of micro-bearing

Wierzcholski K.

Tribologia

|

2010

|

nr 3

231-240

EN

In this paper we show the method of solving the lubrication problem occurring in cylindrical micro-bearing gap. Oil velocity components, hydrodynamic pressure and friction forces are derived. We assume complete visco-elastic non-Newtonian lubricant directly near the cooperating surfaces. Viscoelastic oil properties are described by means of Rivlin-Ericksen constitutive relations. Up to now the influences of complete visco-elastic non-Newtonian oil on the pressure and friction forces in cylindrical micro-bearing gap were not considered in analytical way. Paper elaborates analytical formulae for velocity components, pressure distributions, friction forces in cylindrical microbearings.

PL

Ze względu na bardzo małą wysokość szczeliny mikrołożyska, jak również bardzo małą grubość warstwy smarującej w mikrołożyskach ślizgowych mamy do czynienia z wpływem parametrów mechanicznych warstwy wierzchniej na wartość lepkości dynamicznej czynnika smarującego. Ten wpływ ujawnia się poprzez rozbudowane i zmodyfikowane związki konstytutywne o modelu Rivlina-Ericksena. Związki takie wprowadzone do równań ruchu cieczy smarującej wzbogacają te równania o nowe człony, które nie ulegają pominięciu po dokonaniu typowych uproszczeń łożyskowej warstwy granicznej i są związane z liczbami Deboraha, które w rozpatrywanych przypadkach nie są małe. Uwzględnienie tych członów o charakterze lepkosprężystym związanych z wpływem parametrów mechanicznych warstwy wierzchniej na lepkość czynnika smarującego przy rozwiązaniu hydrodynamicznego smarowania mikrołożysk ślizgowych został przedstawiony w pracy [L. 4]. Specyfika i odrębność warunków brzegowych w mikrołożyskach ślizgowych w porównaniu z warunkami brzegowymi aplikowanymi w klasycznym hydrodynamicznym smarowaniu polega na uwzględnieniu wpływu właściwości mechanicznych warstwy wierzchniej na przepływ czynnika smarującego w bardzo cienkiej warstewce filmu o wartościach poniżej jednego mikrometra.

16

A new measurement method of friction forces regarding slide journal bearings by acoustic emission

Ziegler B., Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

|

2010

|

nr 1

149-156

EN

The present paper describes the new results of measurements performed at University of Applied Sciences Giessen between 2008 and 2009. A new measurement method for the determination of friction conditions within journal slide bearings by using the Acoustic Emission Method is presented. The measurements were taking out using basic oil SN 500. Hardness and roughness of the cooperating surfaces are the same as in the measurements which were presented in papers [L. 4, 5] a year ago. During the measurements the temperature is taken into account. The Acoustic Emission Analysis is (in opposite to the aforementioned friction power measurement) a relative method, which means that the absolute amount of a RMS-Value depends on the measuring chain. The results are compared and discussed with other results obtained during experiments performed at the Maritime University Gdynia.

PL

Niniejsza praca przedstawia nowe rezultaty badań eksperymentalnych związanych z pomiarami sił tarcia w łożyskach ślizgowych metodą emisji akustycznej przeprowadzonych w okresie od 2008 do 2009 roku na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Giessen. Opisane zostały kolejne kroki pomiarów wartości tarcia hydrodynamicznego metodą emisji akustycznej na odpowiednio dostosowanym stanowisku badawczym w Giessen z uwzględnieniem pomiarów w zakresie tarcia mieszanego. W badaniach tych uwidoczniony został wpływ obniżającej się temperatury na wzrost sił tarcia w trakcie eksploatacji łożyska ślizgowego. Twardość i chropowatość współpracujących powierzchni w obecnych badaniach jest identyczna z twardością i chropowatością występującą w poprzednich badaniach, które zostały szczegółowo opisane w pracach [L. 4, 5]. Siły tarcia oraz ich warunki brzegowe zostały szczegółowo pomierzone na stanowisku badawczym dla niewielkich obciążeń. Dokonano pomiaru zależności pomiędzy siłami tarcia a różnymi wartościami liczb Sommerfelda. Podczas pomiarów metodą emisji akustycznej została szczegółowo uwzględniona temperatura. Stroną korzystną metody dokonywanych pomiarów jest fakt, że można pomierzyć absolutne wartości siły tarcia. Pomiar sił tarcia dokonany metodą emisji akustycznej uzewnętrznia zależność pomiędzy wysokimi częstotliwościami oscylacji mierzonych wartości powodowanych przez tarcie hydrodynamiczne pomiędzy molekułami oleju. Korzystną stroną tej metody jest fakt, że oscylacje mogą być wyznaczone bezpośrednio od źródła do czujnika, a ten fakt umożliwia pomiary "online". Analiza emisji akustycznej w przeciwieństwie do pomiarów mocy tarcia wykonywanych na stanowisku badawczym w Akademii Morskiej w Gdyni pokazuje, że wartości pomocnicze RMS wyrażone w mV zależą od kolejności pomiarów. Rezultaty badań wartości sił tarcia zostały przedyskutowane oraz porównane z innymi wartościami uzyskanymi na drodze ekspe- rymentalnej przy wykorzystaniu innego stanowiska badawczego zbudowanego w Akademii Morskiej w Gdyni.

17

Adhesion influence on the oil velocity and friction forces in cylindrical microbearing gap

Wierzcholski K., Miszczak A.

Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance

|

2010

|

Vol. 45, nr 1

71-79

EN

This paper develops the preliminary assumptions of hydrodynamic theory of lubrication for dependencies between adhesive forces and oil dynamic viscosity, oil velocities and friction forces in the micro- and nano-scale arising between two cooperating cylindrical surfaces inside super-thin cylindrical boundary layer. In cylindrical micro-bearings, the influence of adhesive forces on friction forces is visible in friction forces caused by the hydrodynamic pressure and oil flow velocity. Up to now, the influence of adhesion forces on oil velocity and friction force changes in cylindrical micro-bearing gap have not been under considered in an analytical way. In this paper, the formulas for velocity components, pressure distributions, friction forces and friction coefficients in cylindrical coordinates are derived.

PL

W przypadku walcowych mikrołożysk ślizgowych o średnicy wałka zbliżonych do 2 mm oraz dla wysokości szczelin łożyskowych około 1 mikrona mamy do czynienia z wpływem sił adhezji na zmianę lepkości dynamicznej oleju po grubości warstwy a tym samym uzyskujemy istotne zmiany wartości sił tarcia w porównaniu z siłami tarcia występującymi w klasycznym smarowaniu. Taki problem nie był do tej pory rozpatrywany na drodze analitycznej i numerycznej. Nowe wyniki dotyczą również wpływu sił adhezji na zmiany składowych wektora prędkości oleju w szczelinie walcowego mikrołożyska ślizgowego. Jak wynika z przeprowadzonych badań, wpływ sił adhezji zmienia wartości sił tarcia powodowane zarówno ciśnieniem hydrodynamicznym, jak również ruchem obrotowym czopa, a więc i prędkością przepływu oleju w szczelinie ślizgowego łożyska walcowego. Siły tarcia w kontakcie dwóch współpracujących ciał cylindrycznych są uzależnione od kierunku obciążenia rozpatrywanego węzła tribologicznego.

18

Analiza procesu pozycjonowania ładunków jednostkowych układem przeciwbieżnych pól sił tarcia

Piątkowski T.

Logistyka

|

2010

|

nr 6

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań numerycznych i eksperymentalnych procesu pozycjonowania translacyjnego ładunków jednostkowych (np. paczek pocztowych) za pomocą układu dwóch przeciwbieżnie napędzanych taśm. Badania numeryczne prowadzone są na podstawie opisu teoretycznego procesu pozycjonowania, w którym wykorzystano statyczny model tarcia Karnoppa oraz model dynamiczny LuGre. W modelu Karnoppa zastosowano dwa klasyczne współczynnik tarcia (opisane jednym i dwoma parametrami) oraz nieliniowy współczynnik tarcia opisany krzywą B-sklejaną trzeciego stopnia (wyznaczoną na podstawie badań eksperymentalnych). Na podstawie analizy uzyskanych danych wynika, że decydujący wpływ na efektywność procesu pozycjonowania ma nieliniowość przebiegu charakterystyki współczynnika tarcia kinetycznego manipulowanych ładunków.

EN

In the paper the results of numerical simulation and experimental examination of unit loads positioning process (e.g. postal packages) by a system of two inverselydriven belts are presented. In numerical investigations, one applied theoretical description of the positioning process based on the Karnopp's model of static friction and the dynamic friction model developed by LuGre. In the Karnopp's model, two classic friction coefficients were used (based on one or two parameters, respectively) and a nonlinear coefficient defined by a B-spline curve of third order (determined on the basis of experimental results). The analyses of numerical and experimental results indicated that the effectiveness of the positioning process is mostly influenced by nonlinearity of friction coefficient of the transported loads.

19

A new method of measuring the operating parameters of slide journal bearings by using acoustic emission

Ziegler B., Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

|

2009

|

nr 6

165-174

EN

This paper determines the new results of experimental research due to the hydrodynamic friction forces identification using acoustic emission method The results are connected with the dependences between hydrodynamic friction forces in slide journal bearings, angular velocities of the journal, bearing load and Sommerfeld numbers. These measurements were performed by using the Acoustic Emission Method for basic oil and for Lotos oil on the test stand at Gdynia Maritime University. After Authors knowledge the presented results obtained for basic oil and Lotos oil are similar with the analogous own results which were presented for Castrol oil in papers of the author’s which are published one year ago. The results are discussed and compared with other new results obtained in experiments performed at the University of Applied Sciences Giessen / Germany.

PL

Niniejsza praca przedstawia nowe rezultaty badań doświadczalnych autora, wykonanych na stanowisku badawczym w Akademii Morskiej w Gdyni a dotyczących identyfikacji sił tarcia występujących w tarciu płynnym łożyska ślizgowego metodą emisji akustycznej. Badania te polegają na doświadczalnym wyznaczeniu zależności pomiędzy siłami tarcia występującymi w poprzecznym łożysku ślizgowym podczas jego eksploatacji a prędkością kątową wału łożyskowego, obciążeniem łożyska, a także liczbami Sommerfelda. Takie pomiary zostały przeprowadzone przy wykorzystaniu emisji akustycznej dla oleju bazowego oraz dla oleju Lotos. Według informacji autorów niniejsze rezultaty badań uzyskane dla oleju bazowego oraz dla oleju Lotos są porównywalne z analogicznymi wynikami pomiarów uzyskanych i opublikowanych przez autorów rok temu przy użyciu oleju Castrol. Niniejsze rezultaty badań zostały również porównane z wynikami badań przeprowadzonymi przez autorów w Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Giessen w Niemczech.

20

Hydrodynamic pressure, carrying capacities, friction forces in biobearing gap

Wierzcholski K.Ch.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2009

|

Vol. 11, nr 2

31-44

EN

The present paper deals with the calculations of the pressure distributions, carrying capacities and friction forces derivations in a super- thin layer of biological synovial fluid inside the slide biobearing gap limited by a spherical, conical, cylindrical, parabolic, hyperbolic bone heads. There are also described unsteady and random flow conditions of the bio-bearing lubrication with the changes of the dynamic viscosity of the synovial fluid in the gap height in general.